無(wú)刷直流電機相序測定的一種實(shí)用方法
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1 引言
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201612/332767.htm本文通過(guò)對三相無(wú)刷直流電機傳感器位置、輸出信號與繞組電動(dòng)勢間的關(guān)系進(jìn)行分析，提出了一種測定其相序的有效方法。
2 無(wú)刷直流電機基本控制方法
無(wú)刷直流電機的轉子磁鋼呈瓦片形，磁極與定子繞組間氣隙均勻，氣隙磁場(chǎng)呈梯形分布。定子繞組感應電動(dòng)勢波形為梯形波。
無(wú)刷直流電機定子繞組通常采用三相星形接法，需要應用三相全橋控制電路，其驅動(dòng)控制系統結構如圖1所示。
功率管的換相信號需要從位置傳感器的狀態(tài)得出，換相時(shí)刻也就是霍爾傳感器的信號狀態(tài)改變的時(shí)刻。因此霍爾傳感器和三相繞組對應關(guān)系的確定對于電機的正確運行非常重要。
3.1 位置傳感器安裝方式
無(wú)刷直流電機常用的位置傳感器是霍爾傳感器，霍爾元件數通常與繞組相數相等，轉子磁鋼作為霍爾元件的勵磁磁場(chǎng)磁極。
為了產(chǎn)生正確的換向信號，霍爾傳感器安裝位置有一定要求，通常有120°安裝和60°安裝兩種方式，如圖2所示。
以霍爾傳感器安裝方式為120°為例，位置傳感器輸出波形、電機定子繞組通電電流和反電動(dòng)勢相位關(guān)系如圖3所示。
以位置傳感器的信號狀態(tài)區分，將無(wú)刷直流電機的運行狀態(tài)分割為6個(gè)狀態(tài)。各功率管導通區間如圖3所示。
三相星形連接的無(wú)刷直流電機，其繞組等效模型如圖1所示。做如下假設，無(wú)刷電機三相完全對稱(chēng)，磁路不飽和，不計磁滯和渦流損耗。三相繞組的電壓平衡方程則如式(1)所示：
其中uA，uB，uC為相電壓，e為各相繞組反電動(dòng)勢，i為流過(guò)各相繞組的電流，uN為三相繞組中點(diǎn)電壓。L為三相繞組互感與自感的合成電感。
在無(wú)刷電機三相繞組均為開(kāi)路的情況下，即iA=iB=iC=0，我們可以得到下面的結論。
對于反電動(dòng)勢的相位關(guān)系，由圖3中做進(jìn)一步的推導，可以得出如圖4所示的相位關(guān)系。依據這一相位圖，可以清楚地分辨出各位置傳感器與各相繞組間的相位關(guān)系，三相繞組間的電位關(guān)系也可以判定，根據圖4同樣可以測定三相繞組間的關(guān)系。
對于60°安裝的位置傳感器可以按照上面的方法得出類(lèi)似的相位圖，用于測定相序。
4 實(shí)驗驗證
使用一臺無(wú)刷直流電機來(lái)驗證前文提出的方法。實(shí)驗電機型號為：57BL-3030H1-LS-B。額定轉速為3 000 rpm，極對數為5，采用開(kāi)關(guān)霍爾傳感器作為位置傳感器，位置傳感器為120°安裝方式。
在實(shí)驗中，首先確定任一繞組作為A相參考繞組，轉動(dòng)電機，用示波器測量另外兩相與A相間線(xiàn)電壓的相位關(guān)系，得到的線(xiàn)電壓波形如圖5所示。對比圖4，兩個(gè)線(xiàn)電壓波形的相位領(lǐng)先的則為uBA，據此可以快速確定B相和C相。
然后以銘uBA為參考相位，分別測量三個(gè)霍爾傳感器與uBA的相位關(guān)系，其中一個(gè)波形如圖6所示。對比圖4，可以確定此位置傳感器為A相繞組所對應，另兩個(gè)位置傳感器以同樣的方法確定。
5 結語(yǔ)
本文提出僅通過(guò)對電機進(jìn)行簡(jiǎn)單測量即可快速有效確定無(wú)刷直流電機相序的測定方法，實(shí)驗驗證了該方法是有效的。
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